Kennismaking met Jupiter - Alles over Sterrenkunde

juno bij jupiter De ruimtesonde Juno, gelanceerd in augustus 2011,
komt in de zomer van 2016 bij Jupiter aan.
HFDST 12
de buitendelen van het zonnestelsel
148
het zonnestelsel
deel 4
Kennismaking met Jupiter
J
upiter, genoemd naar de Romeinse oppergod, is verreweg
de grootste planeet in het zonnestelsel. De middellijn van
Jupiter is tien procent van die van de zon; de planeet zou
1300 aardbollen kunnen bevatten en hij is zwaarder dan
alle andere planeten samen.
In tegenstelling tot de kleine aardse planeten (Mercurius,
Venus, de aarde en Mars) is Jupiter een gasreus, die net als
de zon voornamelijk uit waterstof en helium bestaat. In het
centrum heerst een druk van honderd miljoen atmosfeer en
een temperatuur van 30.000 °C, maar dat is niet hoog genoeg
om kernreacties op gang te brengen zoals in het centrum
van de zon. In plaats daarvan heeft Jupiter waarschijnlijk een
zware, sterk samengeperste kern van gesteenten en metalen,
ongeveer even groot als de aarde, maar met een veel grotere
massa.
De tienduizenden kilometers dikke mantel van Jupiter, die
voor 75 procent uit waterstof en voor 23 procent uit helium
bestaat, is overigens niet helemaal gasvormig. Als gevolg van
de toenemende druk wordt het gas op grote diepte samengeperst tot een vloeistof. Jupiter is in feite een vloeibare
planeet. Op diepten groter dan ca. 21.000 km is de druk zelfs
zo groot (meer dan drie miljoen atmosfeer) dat het vloeibare
waterstofgas elektrisch geleidend wordt. In deze 40.000
km dikke binnenmantel van vloeibaar metallisch waterstof
turbulente wereld
Wolken en wervels
in de dampkring
van Jupiter. Op
de voorgrond is
de Jupitermaan
Io te zien.
hfdst 12 de buitendelen van het zonnestelsel
bracht het magnetisch veld en de stralingsgordels van de
planeet in kaart, maakte de eerste close-ups van het wolkendek en ontdekte dat Jupiter grotendeels vloeibaar is. Pioneer
11 volgde een jaar later.
De ruimtesondes Voyager 1 en Voyager 2, die Jupiter in maart
en juli 1979 passeerden, hadden veel gevoeliger instrumenten aan boord. Ze maakten talloze foto’s van de planeet en
van zijn grote manen (zie pag. 150), ontdekten enkele nieuwe,
kleine maantjes en kwamen ook de ijle stofring van Jupiter op
het spoor (zie pag. 158).
eeuwige storm De Grote Rode Vlek is een
wervelstorm die al ruim 350 jaar woedt.
wordt waarschijnlijk het sterke magnetische veld van de
planeet opgewekt.
Alleen in de bovenste vijftig kilometer van de Jupiterdampkring komen wolken voor, die door de snelle aswenteling van
de planeet uitgerekt zijn tot lichte zones en donkere banden.
Die bewegen met verschillende snelheden, waardoor op de
grenslijnen soms gigantische wervels kunnen ontstaan. Een
zo’n wervelstorm, tweemaal zo groot als de aarde, is de Grote
Rode Vlek, die al minstens 350 jaar bestaat.
Verreweg de meest succesvolle Jupiterverkenner tot nu toe is
de eveneens Amerikaanse ruimtesonde Galileo, die in december 1995 aankwam in een langgerekte baan om de planeet.
Gedurende zeven jaar bestudeerde hij de reuzenplaneet en
zijn dampkring en deed hij extreem gedetailleerd onderzoek
aan de vier grote manen Io, Europa, Ganymedes en Callisto.
De ruimtesonde Cassini, op weg naar Saturnus, vloog in
december 2000 op korte afstand langs Jupiter en verrichtte
ook waardevolle metingen. New Horizons, op weg naar Pluto,
volgde in februari 2007. In augustus 2011 is de Jupiterverkenner Juno gelanceerd. Die zal in 2016 in een polaire baan rond
de reuzenplaneet worden gebracht en voornamelijk onderzoek doen aan de dampkring en het magnetisch veld.
Jupiter in cijfers
middellijn
Ruimtevluchten naar Jupiter
In december 1973 kreeg Jupiter voor het eerst bezoek van een
onbemande ruimtesonde: de Amerikaanse Pioneer 10. Die
+ + + Door zijn snelle rotatie is Jupiter sterk afgeplat: de equatoriale middellijn is 142.200 kilometer; de polaire middellijn
149
slechts 134.700 kilometer. + + +
142.200 km
rotatieperiode
9h 55m 30s
ashelling
3°
massa (aarde = 1)
317,828
dichtheid
1,33 g/cm3
zwaartekracht aan het oppervlak (aarde = 1)
2,37
ontsnappingssnelheid
9,6 km/s
temperatuur
–150 °C
aantal manen (januari 2012)
65
pokdalig gelaat Zwavelvulkanen en lavastromen op Io,
kruiend ijs Donker materiaal sijpelt omhoog door spleten
de binnenste van de vier grote Jupitermanen.
en scheuren in het ijsoppervlak van Europa.
Kijktip
Wil je de Galileïsche
manen met een verrekijker waarnemen, kies
dan een instrument met
een sterke vergroting en
plaats de kijker stevig
op een statief.
het zonnestelsel
150
deel 4
De manen van Jupiter
D
e reuzenplaneet Jupiter heeft minstens 63 manen.
De meeste daarvan zijn echter niet meer dan steenklompen van enkele kilometers groot in onregelmatige, langgerekte banen – waarschijnlijk planetoïden of
ijsdwergen die miljarden jaren geleden ingevangen werden
door Jupiters sterke zwaartekrachtsveld. Slechts vier Jupitermanen hebben afmetingen die vergelijkbaar zijn met die van
onze eigen maan: Io, Europa, Ganymedes en Callisto. Omdat
ze in 1610 ontdekt werden door Galileo Galilei, worden ze de
Galileïsche manen genoemd.
De Galileïsche manen van Jupiter zouden met het blote oog
zichtbaar zijn als ze niet zouden ‘verdrinken’ in de heldere
lichtgloed van de planeet zelf. Ze zijn echter gemakkelijk te
zien met een kleine telescoop en zelfs met een stabiel opgestelde verrekijker, wanneer de vergroting niet te laag is. Io
De Galileïsche manen van Jupiter
Naam
Afstand tot Jupiter
Omlooptijd
Io
421.770 km
1,7691 dagen
Europa
671.060 km
3,5512 dagen
Ganymedes
1.070.430 km
7,1546 dagen
Callisto
1.882.730 km
16,6890 dagen
staat het dichtst bij de planeet en is misschien moeilijk waarneembaar. Maak een schets van de posities van de manen ten
opzichte van Jupiter, en doe dat een dag later nog een keer.
Je ziet dan duidelijk dat ze als gevolg van hun baanbeweging
van plaats veranderd zijn.
IJs en water
De Galileïsche manen zijn gedetailleerd bestudeerd door drie
Amerikaanse ruimtesondes: Voyager 1 en 2 (1979) en Galileo
(1995-2002). De buitenste twee, Ganymedes en Callisto,
behoren tot de grootste planeetmanen in het zonnestelsel.
Ganymedes is zelfs wat groter dan de planeet Mercurius. Ze
bestaan beide uit een mengsel van ijs en gesteenten. Callisto
is bezaaid met inslagkraters en -bekkens. Het oppervlak van
Ganymedes vertoont de sporen van grote inwendige spanningen. Onder de dikke korst gaat misschien een
diepe oceaan van zilt water schuil.
Wat denkbaar is voor Ganymedes is vrijwel zeker
waar voor Europa, de kleinste van de vier GalileMiddellijn
ïsche manen. Het gladde ijsoppervlak van Europa
3636 km
vertoont haast geen verticaal reliëf en vrijwel geen
3122 km
inslagkraters, maar het wordt doorsneden door
5268 km
donkere en heldere breuklijnen. Uit gedetailleerde
4816 km
foto’s die gemaakt zijn door de ruimtesonde Galileo
+ + + Toen Galilei in 1613 Jupiter en zijn manen waarnam, zag hij ook een ster waarvan later bleek dat het de planeet Neptunus
hfdst 12 de buitendelen van het zonnestelsel
blijkt dat zich onder de korst een diepe oceaan bevindt die
meer water bevat dan alle oceanen van de aarde. Het is niet
uitgesloten dat zich in deze Europa-oceaan micro-organismen hebben ontwikkeld.
De binnenste van de vier Galileïsche manen is Io, die net als
de andere Jupitermanen genoemd is naar een van de vele
geliefden van Zeus. In maart 1979 ontdekte Voyager 1 actief
vulkanisme op Io, aangedreven door getijdenkrachten van
Jupiter die het inwendige van de maan kneden en verhitten.
Galileo heeft tientallen actieve zwavelvulkanen, tot rust gekomen caldeira’s, oververhitte lavastromen en psychedelisch
gekleurde zwavelafzettingen ontdekt. Hoewel Io maar iets
groter is dan onze eigen maan, vertoont hij de grootste vulkanische activiteit van alle hemellichamen in het zonnestelsel.
De overige manen van Jupiter draaien in drie afzonderlijke
groepen rond de planeet. Vier kleine manen beschrijven
cirkelvormige banen binnen de baan van Io. De grootste van
de vier is Amalthea, die ontdekt werd in 1892. De maantjes
in de andere twee groepen hebben langgerekte, gehelde
banen. Eén groep beweegt zelfs in de verkeerde richting om
de planeet heen. Regelmatig worden nieuwe leden van deze
twee groepen ontdekt. Het is niet uitgesloten dat het aantal
Jupitermaantjes in de komende jaren zal toenemen tot meer
dan honderd.
scherpe grens Ganymedes is een lappendeken van
hemels litteken Valhalla op de Jupitermaan Callisto is
Zwavelvulkanen
oud terrein (links) en jonge tektonische structuren.
was. Neptunus werd pas in 1846 ontdekt. + + +
een van de grootste inslagbekkens in het zonnestelsel.
151